JP2017220393A

JP2017220393A - 二次電池

Info

Publication number: JP2017220393A
Application number: JP2016115234A
Authority: JP
Inventors: 稔英有川; Toshihide Arikawa
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: JP6913442B2

Abstract

【課題】封止板を製造する場合に、封止板の縁部にバリといわれる突起部が生じることがあるが、バリが発生した封止板を用いて注液口を覆い溶接しようとすると、バリにより溶接不良となり、注液口が完全に密閉されない事態が生じる。封止板のバリを研磨して、バリを除去することも可能ではあるが、手間とコストが多くかかる。そのため封止板のバリを除去することなく、溶接不良の発生リスクの小さい二次電池を提供する。【解決手段】電解液を注入するための注液口６を有する二次電池において、注液口６を覆う封止板７を固着するために、注液口６の外周部に設けられた第１の領域と、溶接領域１０を挟んで注液口６と反対側であって、封止板の外周１０を含む所定部分と対向する位置に形成された第２の領域９と、を有し、第１の領域は、第２の領域９より所定量だけ外部方向に出ている二次電池。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いため、電気自動車、ハイブリッド自
動車、電動バイク、及びフォークリフトなどの電源として期待されている。また、より大
容量の電源を得るために、複数の電池を接続した組電池が開発されている。

リチウムイオン二次電池を代表とする非水電解液系二次電池は水を嫌うため、このよう
な二次電池では、電解液は二次電池の容器内に密封される。一般的に、電解液を注液する
ための注液口を設けた二次電池容器に、電解液を注液し、その後、注液口を溶接等の方法
により封止板で被覆する、という方法がとられている。

特開２０１３−８０６６７号公報

上記した封止板は、金属の平板をプレスで円盤状に打ち抜くことで製造されることが多
いが、その場合封止板の縁部にバリといわれる突起部が生じることがある。

バリが発生した封止板を用いて注液口を覆い溶接しようとすると、バリによって封止板
と溶接する相手である二次電池容器との間に隙間が生じ、溶接不良となり、注液口が完全
に密閉されないような事態が生じる、という問題があった。

封止板のバリを研磨して、バリを除去することも可能ではあるが、その手間とコストが
多くかかってしまう。

そこで、本発明は、封止板のバリを除去することなく、溶接不良の発生リスクの小さい
二次電池を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本実施形態は、電解液を注入するための注液口を有する二次電池において、前記注液口を覆う封止板を固着するために、前記注液口の外周部に設けられた第１の領域と、この溶接領域を挟んで前記注液口と反対側であって、前記封止板の外周を含む所定部分と対向する位置に形成された第２の領域と、を有し、前記第１の領域は、前記第２の領域より所定量だけ外部方向に出ている二次電池。

実施形態に係る二次電池の斜視図。実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板の断面図。実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板の断面図。実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板の断面図。第１の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板および蓋体の断面図。第２の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板および蓋体の断面図。第３の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板の断面図。第３の実施形態に係る金属板の斜視図。第３の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板の断面図。第３の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板の断面図。第３の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板および蓋体の断面図。第３の実施形態に係る図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た、封止板および蓋体の断面図。

以下、実施形態を図面に基づき説明する。

（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係る二次電池１の斜視図である。

図１において、二次電池１はリチウムイオン電池などの非水電解質二次電池であり、例
えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平又は略直方形状の外装容器
２と、外装容器２内に非水電解液と共に収納された電極体（図示しない）と、を備えてい
る。

外装容器２は、上端が開口した容器本体２ａと、容器本体に溶接された容器本体の開口
を閉塞した矩形板状の蓋体２ｂとを有し、内部が液密に形成されている。また、外装容器
２の蓋体２ｂは、正極端子３及び負極端子４を備えており、正極端子３及び負極端子４は
電極体に電気的に接続されている。また、二次電池１内に発生したガスを排出するガス排
出弁５を備え、さらに、電解液を二次電池１内に注入するための注液口６及び、注液口６
を封止する封止板７等を有している。

電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在されて渦巻き状に
巻回し、更に、径方向に圧縮することにより、偏平な矩形状に形成されている。

図２は、図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た断面図のうち、封止板７のみ
を示している。封止板７は例えば金属の平板をプレスで円盤状に打ち抜いて製造される。
封止板７の板厚は、溶接の容易さ、機械的強度等を考慮すると、０．１ｍｍ〜１ｍｍであ
ることが望ましい。

ところで、封止板７には、その打ち抜きの過程において、縁部に図２に示すようなバリ
と呼ばれる突起部８が発生することがある。そして、この突起部８は封止板７の板厚の概
ね１０％以下の高さで生じる。突起部８は強度が弱いため、図３に示すような封止板７の
外側方向に折れ曲がったり、または図４に示すように封止板７の内側方向に折れ曲がるこ
とがある。

図５は図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た断面図のうち、蓋体２ｂ及び封
止板７を示したものである。封止板７は、外装容器２の蓋体２ｂの注液口６を覆っている
。また、蓋体２ｂと封止板７との接続部分の一部は、例えばレーザー溶接によって接着し
ている。また、蓋体２ｂには、溝９が注液口６の中心点を円心とした略円環状に形成され
ている。

ここで、封止板７の板厚をＴ、封止板７の直径をＢ、円環状の溝９の内径、外径をそれ
ぞれＣ１、Ｃ２とすると、式（１）および式（２）のような関係であることが望ましい。
[数１]
Ｃ１＜Ｂ−２×０．１Ｔ …（式１）
[数２]
Ｂ＋２×０．１Ｔ＜Ｃ２ …（式２）

（式１）では、封止板７に形成される突起部８が内側に折れ曲がり、かつ突起部８の長
さが最大であった場合であっても、注液口６の中心点から突起部８までの距離（Ｂ−２×
０．１Ｔ）が、円環状の溝９の内径よりは外側となっていることを考慮し、（式２）では
、封止板７に形成される突起部８が外側に折れ曲がり、かつ突起部８の長さが最大であっ
た場合であっても、注液口６の中心点から突起部８までの距離（Ｂ＋２×０．１Ｔ）が、
円環状の溝９の外径よりは内側となっていることを考慮した結果である。

また、蓋体２ｂにおける溶接個所は、注液口６の中心点を中心とした円環状の溝９より
も内側であることが望ましく、封止板７における溶接個所は、突起部８のない領域である
ことが望ましい。

このように、第１の実施形態によれば、封止板７を蓋体２ｂに溶接するときに、封止板
７に形成されてしまった突起部８が蓋体２ｂに対向する側となった場合であっても、例え
ば図５に示すように突起部８は蓋体２ｂが有する溝９内に収容されるため、封止板７と蓋
体２ｂとの間に隙間が生じることがなく、特に、突起部８の形成方向が図３若しくは図４
のように異なっていても、同様に突起部８は蓋体２ｂが有する溝９内に収容される。よっ
て、封止板７と蓋体２ｂとを溶接する際に、それらの溶接個所において隙間が生じること
で、溶接不良となる可能性が低下する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、蓋体２ｂの構造が第１の実施形態と異なる部分がある。したがっ
て、第１の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して、詳細の説明は適宜省略する。

図６は、図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た断面図のうち、蓋体２ｂ及び
封止板７を示したものである。封止板７は、外装容器２の蓋体２ｂの注液口６を覆ってい
る。また、蓋体２ｂと封止板７との接続部分の一部は例えばレーザー溶接によって接着し
ている。また、蓋体２ｂには、凸部１１が注液口６の中心点を円心とした略円環状に形成
されている。

ここで、封止板７の直径をＢ、円環状の凸部１１の外径をＤとすると、式（３）のような
関係であることが望ましい。
[数３]
Ｄ＜Ｂ−２×０．１Ｔ …（式３）

（式３）では、封止板７に形成される突起部８が内側に折れ曲がり、かつ突起部８の長
さが最大であった場合であっても、注液口６の中心点から突起部８までの距離（Ｂ−２×
０．１Ｔ）が、円環状の凸部１１の外径よりは外側となっていることを考慮した結果であ
る。

また、蓋体２ｂにおける溶接個所は、注液口６の中心点を中心とした円環状の凸部１１
である望ましく、封止板７における溶接個所は、突起部８のない領域であることが望まし
い。

このように、第２の実施形態によれば、封止板７を蓋体２ｂに溶接するときに、封止板
７に形成されてしまった突起部８が蓋体２ｂと対抗する側になった場合であっても、例え
ば図５に示すように封止板７の縁部と蓋体２ｂとは凸部１１によって間隙が形成されてい
るため、突起部８と蓋体２ｂとが接触することがなく、特に、突起部８の形成方向が図３
若しくは図４のように異なっていても、同様に突起部８は凸部１１と蓋体２ｂとの間隙に
収容されるため、突起部８と蓋体２ｂとが接触することがない。一方、封止板７は突起部
８を有しない部分において蓋体２ｂとの接触箇所を有する。

本実施形態では、その接触箇所において封止板７と蓋体２ｂとを溶接することで、溶接
不良となる可能性が低下する。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、蓋体２ｂの構造および封止板７の構造が第１、第２の実施形態と
異なる部分がある。したがって、第１、第２の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付
して、詳細の説明は適宜省略する。

図７は、図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た断面図のうち、封止板１２の
みを示している。封止板１２は、例えば図８のような金属板１３をプレスで円盤状に打ち
抜いて製造される。金属板１３は例えば円形の台部１４を備えている。封止板１２は台部
１４の周囲を例えば円形に打ち抜いて製造される。

そのため、図７に示すように封止板１２は円形の台部１５が形成されている。ここで、
封止板１２の直径をＢ、封止板１２において、台部１５が形成されていない部分の封止板
１２の板厚をＴ、台部１５が形成されている部分の封止板１２の板厚をＴ１とすると、式
（４）のような関係であることが望ましい。
[数４]
１．１Ｔ＜Ｔ１ …（式４）

（式４）では、封止板７に形成される突起部８が封止板の板厚Ｔ方向に形成され、かつ
突起部８の長さが最大であった場合であっても、封止板１２に形成されている台部１５の
高さよりも低いことを考慮した結果である。

台部１５の端部は図９に示すように、スロープ状になっていてもよい。

また、台部１５は図１０に示すように、封止板１２の円盤面の両面に有していてもよい
。

図１１及び図１２は、図１のＡ―Ａ´線に沿う断面を矢印方向から見た断面図のうち、
蓋体２ｂ及び封止板１２を示したものである。封止板１２は、外装容器２の蓋体２ｂの注
液口６を覆われている。また、蓋体２ｂと封止板１２との接続部分の一部は例えばレーザ
ー溶接によって接着している。

このように、第３の実施形態によれば、封止板１２を蓋体２ｂに溶接するときに、封止
板１２に形成されてしまった突起部８が蓋体２ｂに対抗する側となった場合であっても、
例えば図１２に示すように封止板７の縁部と蓋体２ｂとは台部１５によって間隙が形成さ
れているため、突起部８と蓋体２ｂとが接触することがなく、特に、突起部８の形成方向
が図３若しくは図４のように異なっていても、同様に突起部８は台部１５と蓋体２ｂとの
間隙に収容されるため、突起部８と蓋体２ｂとが接触することがない。一方、封止板７は
突起部８を有しない部分において蓋体２ｂとの接触箇所を有する。

さらに、図１０に示すように封止板１２の円盤面の両面に台部１５を有する場合、封止
板１２の有する二つの台部１５のうち、蓋体２ｂと接触する台部１５がいずれの台部１５
であっても、封止板１２と蓋体２ｂとを溶接した後の二次電池１の外観が略同一となり、
より好ましい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。例えば、外装容器２はアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に限られず、鉄あるいはステンレスなどの他の金属であってもよい。これら実施
形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された
発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…二次電池、２…外装容器、３…正極端子、４…負極端子、５…ガス排出弁、６…注液
口、７、１２…封止板、８…突起部（バリ）、９…溝、１０…溶接部、１１…凸部、１３
…金属板、１４、１５…台部

Claims

電解液を注入するための注液口を有する二次電池において、
前記注液口を覆う封止板を固着するために、前記注液口の外周部に設けられた第１の領
域と、
この溶接領域を挟んで前記注液口と反対側であって、前記封止板の外周を含む所定部分
と対向する位置に形成された第２の領域と、
を有し、
前記第１の領域は、前記第２の領域より所定量だけ外部方向に出ている
二次電池。
前記封止板は円盤状であり、さらに前記第２の領域は前記二次電池の表面に形成された
略円環状の溝であって、
前記封止板の直径をＢ、前記封止板の板厚をＴ、前記溝の前記円環の内径の直径をＣ１
、前記円環の外径の直径をＣ２としたときに、Ｃ１＜Ｂ−２×０．１×ＴかつＢ＋２×０
．１×Ｔ＜Ｃ２の関係を満たす請求項１に記載の二次電池。
前記封止板は円盤状であり、さらに前記第１の領域は前記二次電池の表面に形成された
前記封止板に対向する面が平坦な凸部であって、
前記凸部は注液口の中心点を円心とした略円環状であり、前記封止板は円盤状であって
、
前記封止板の直径をＢ、前記封止板の板厚をＴ、前記凸部の前記円環の外径の直径をＤ
としたときに、Ｄ＜Ｂ−２×０．１×Ｔの関係を満たす請求項１に記載の二次電池。
電解液を注入するための注液口を有する二次電池において、
前記注液口を覆う封止板を備え、
前記封止板の少なくとも一面において台部が形成している二次電池。
前記封止板において、前記台部が形成されていない前記封止板の板厚をＴ、前記台部が
形成されている部分の前記封止板の板厚をＴ１としたときに、１．１×Ｔ＜Ｔ１の関係を
満たす請求項４に記載の二次電池。